Skeleton: Energiespeicherproduktion in Deutschland geht doch
Während sich deutsche Autohersteller scheuen, Energiespeicher in Deutschland zu produzieren, tut genau das der deutsch-estnische Hersteller Skeleton Technologies. 2017 startete bei Dresden die Produktion von Ultrakondensatoren. 2019 wird Skeleton in einer US-Studie, die die Leistungsfähigkeit von Ultrakondensatoren untersuchte, positiv erwähnt. Was dahinter steckt, lesen Sie hier.
Skeleton-Gründer Oliver Ahlberg (l.) und Taavi Madiberk: Das Unternehmen will in Deutschland eine Produktion für Ultrakondensatoren aufbauen.
Foto: Skeleton
Skeleton Technologies ist ein Hightechunternehmen aus dem beschaulichen Großröhrsdorf (Landkreis Bautzen) für Ultrakondensatoren und Energiespeichersysteme für Transport- und Netzanwendungen. Die sächsische Firma hat nun bei einer Studie, die das Office of Naval Research in Auftrag gegeben hat, sehr gut abgeschnitten. Untersucht wurde die Energiedichte und Lebensdauer der Energiespeicher. Hier hat Skeleton die Firma Maxwell Technologies sowie den in den USA ansässigen Mitbewerber Ioxus Inc. überholt. Der Vorsprung von Skeleton gegenüber der Konkurrenz beruht auf dem patentierten „Curved Graphene“, das einer der entscheidenden Faktoren ist, wenn es um die Ergebnisse bei Energiedichte und Lebensdauer geht. Die Studie wurde an der University of Texas in Arlington durchgeführt.
Die Weiterentwicklung der Energiespeichertechnologie macht den Bau kleinerer und leistungsfähigerer Energiesysteme möglich. Ultrakondensatoren gewinnen aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte zunehmend an Bedeutung. Wichtig sind sie für verschiedene Anwendungen, die hohe transiente Leistungen erfordern, wie zum Beispiel Mikronetzwerke und Transport.
Schnelle Auf- und Entladung der Ultrakondensatoren
Ultrakondensatoren lassen sich blitzartig schnell auf- und entladen. Sie können damit die in ihnen gespeicherte Leistung im Vergleich zu Batterien sehr schnell bereitstellen und liefern so – bezogen auf ihr Gewicht und Volumen – eine deutlich höhere elektrische Leistung, wenn auch nur für relativ kurze Zeit.
Die Ultrakondensatoren speichern elektrische Energie in einer Doppelschicht aus Graphen und nicht wie Batterien mit Hilfe einer chemischen Reaktion. Damit reduziert sich etwa in Satelliten der für die Energiespeicherung erforderliche Raum ganz erheblich. Das ist einer der Hauptgründe, warum sich die Europäische Raumfahrtbehörde (ESA) für die Verwendung von Skeleton-Ultrakondensatoren zusätzlich zu Batterien in ihren Satelliten entschieden hat. 2018 soll der erste Satellit mit einem Ultrakondensator starten. Überschlägig bringt eine Gewichtseinsparung von nur einem Kilo für die ESA eine Kosteneinsparung von 18.000 Euro je Satelliten, wie Skeleton vorrechnet.
Galileo-Satelliten der ESA: Die Europäische Raumfahrtbehörde will die Ultrakondensatoren von Skeleton ab 2018 in Satelliten einsetzen.
Quelle: ESA
Skeleton hatte Schlagzeilen damit gemacht, dass ein Transport-Luftschiff mit den Ultrakondensatoren ausgerüstet wird. Der Zeppelin wird zum Holztransport genutzt und braucht einen leistungsfähigen Stromlieferanten für den Spitzenbedarf. Den hat er.
Kondensatoren mit hoher Leistungsdichte
Skeleton setzt in den Ultrakondensatoren ein patentiertes Material namens Curved Graphene ein. Dieses Material erlaubt eine extrem hohe Leistungs- und Energiedichte. Letztere beträgt laut Skeleton mehr als 10 Wh/kg. Die elektrische Kapazität wird mit 4500 Farad angegeben. Konkurrenzprodukte kommen auf maximal 3700 Farad.
Das Curved Graphene ersetzt in den Kondensatoren den bislang verwandten Kohlenstoff aus der Kokosschale. Volker Duden, der Techniker im Vorstand von Skeleton Technologies, spricht von „ambitionierten Zielen“ für die weitere Entwicklungsarbeit. Dabei geht es vor allem darum, die „Energiedichte noch einmal zu verdoppeln“.
Die Graphen-Basis der Ultrakondensatoren
Graphen wurde schon ziemlich früh als eine Art Wundermaterial eingeschätzt, das unzählige Anwendungen haben würde. Dazu zählte auch die Energiespeicherung. Trotzdem dauerte es längere Zeit, bis Graphen für letztere tatsächlich genutzt werden konnte. Taavi Madiberk, der CEO von Skeleton, geht davon aus, dass inzwischen der „Durchbruch in den Massenmarkt“ geschafft ist. Es gebe eine „beeindruckende Kundennachfrage von der Raumfahrt bis zum Auto- und Transportsektor“.
Der fliegende Wal wird laut Skeleton Technologies übergroße Ladungen mit bis zu 60 t entweder in einem 75 m langen Laderaum oder unterhalb des Rumpfes frei hängend transportieren können.
Quelle: Skeleton Technologies
Die Ultrakondensatoren auf Graphen-Basis weisen noch eine weitere Besonderheit auf. Nach Angaben von Skeleton beträgt der Innenwiderstand nur 0,095 Milliohm. Dadurch reduzieren sich die Wärmeverluste, was die Effizienz der Zellen stark verbessert. Skeleton spricht von einer Verbesserung um mehr als das Dreifache. Auch das trägt zu der hohen technischen Lebenserwartung der Ultrakondensatoren bei. Skeleton betont, dass mit ihnen mehr als eine Million Lade- und Entladezyklen möglich geworden sind.
Kleine Außenabmessungen der einzelnen Zelle
Die SkelCap 4500 Ultrakondensatoren von Skeleton weisen eine zylindrische Form und einen maximalen Durchmesser von nur 60 mm auf. Das macht sie für viele Anwendungen einsetzbar, bei denen nur ganz wenig Raum zur Verfügung steht. Das gilt bei den Weltraum-Satelliten beispielsweise für die Stromversorgung der Geräte zur Positionierung von Antennen und Solarkollektoren.
Lkw mit Ultrakondensatoren schon im Test
Soweit es um Ultrakondensatoren für den Massenmarkt geht, rechnet Skeleton vor allem mit Einsatzgebieten im Kraftfahrzeugbau und in der Smart-Grid-Technik. Gegenwärtig wird in Großbritannien von Skeleton Technologies in Zusammenarbeit mit Adgero aus Frankreich ein Hybrid-Lastkraftwagen als Lieferfahrzeug für den Stadtbetrieb getestet. Dabei handelt es sich um einen Iveco-Lkw, der im Test vom britischen Zustellunternehmen Fraikin genutzt wird.
In dieses Hybridfahrzeug, ausgestattet mit Diesel- und Elektromotor, sind fünf 160-Volt-Ultakondensator-Module von Skeleton installiert, die die Bremsenergie in Form von elektrischer Energie speichern. Beim Beschleunigen versorgen sie den Elektromotor, damit der Truck schneller auf Touren kommt.
Li-Tec-Zentrale in Kamenz in Sachsen: Ende 2015 stellte Daimler die Produktion von Batterien bei der Tochter Li-Tec ein. Jetzt startet das Start-up Skeleton die Produktion von Energiespeichern in der Nähe von Dresden.
Quelle: Li-Tec
Bei Skeleton Technologies handelt es sich um ein ursprünglich estnisches Start-up aus Tallin, das jetzt einen weiteren Firmensitz in Bautzen hat. Die deutsche Fertigung, die speziell für den deutschen Markt arbeiten soll, wird in Großröhrdorf bei Dresden aufgebaut. Skeleton hat bereits 26,7 Millionen Euro von Investoren für Entwicklung und Produktion eingeworben.
Allein 13 Millionen Euro sagte zuletzt First Floor Capital zu, ein Wagnisfinanzierer aus Malaysia. Zuvor hatte sich schon die KIC InnoEnergy mit 4 Millionen Euro beteiligt. Das Unternehmen aus Eindhoven in den Niederlanden wird von einer Vielzahl bekannter europäischer Industriefirmen getragen. Dazu gehören unter anderem der Elektromaschinenbauer ABB und das Kerntechnikunternehmen Areva.
Während also demnächst Hochleistungs-Energiespeicher in der Nähe von Dresden produziert werden, glauben die Autohersteller nicht daran, dass hierzulande kostendeckend Akkus produziert werden können. Alle Hersteller schrauben nur in Japan hergestellte Module zusammen. Aus der Produktion von Zellen war zuletzt Daimler ausgestiegen und hatte Ende 2015 die Fertigung bei seiner Tochter Li-Tec im sächsischen Kamenz eingestellt.
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Update: Zu Land, zu Wasser und in der Luft
Die positiven Prognosen aus dem Jahr 2016 scheinen sich zu bestätigen: Das innovative Unternehmen steuert weiterhin auf Erfolgskurs. Ein Indikator dafür ist die planmäßige Eröffnung der neuen Produktionsstätte Ende März 2017. Den Feierlichkeiten in Großröhrsdorf wohnte mit Stanislaw Tillich, dem ehemaligen Ministerpräsidenten Sachsens, und der estnischen Ministerin für Unternehmertum, Urve Palo, auch politische Prominenz bei.
Mit der neuen Fertigungsanlage, die auch durch Mittel aus der Bund-Länder-Gemeinschaftsaufgabe „Verbesserung der regionalen Wirtschaftsstruktur“ (GRW) möglich wurde, ist Europas größte Produktion für Superkondensatoren nun in Deutschland fest verankert. Für die Region ist dies ein Glücksfall: Fast 60 neue Arbeitsplätze werden dort bis 2019 insgesamt entstehen, auch aktuell sind Stellen ausgeschrieben.
Und die Arbeit wird den neuen Mitarbeitern so schnell nicht ausgehen: Skeleton erobert permanent neue Anwendungsfelder für seine Kondensatoren. Mit der ESA ist bereits seit längerer Zeit ein starker Partner für den Weltraum an Bord. Erfolgreich wurden auch schon Hybridbusse und Lkw mit den schnellen Energiespeichern auf Asphalt getestet. In den neuesten Projekten geht es nun in Häfen und auf die raue See.
Im Dienste der Energieeinsparung und damit des Umweltschutzes erzielt ein modifizierter Hafenkran in estnischen Muuga eine Dieseleinsparung von beeindruckenden 34 Prozent. Ultrakondensatoren speichern die Energie, die beim Ablassen der Lasten sonst verpuffen würde, und stellen sie beim anschließenden Heben wieder blitzschnell zur Verfügung. Das System funktioniert nach demselben Prinzip wie KERS im Fahrzeugbereich und ist gut erprobt.
Noch im Frühstadium befinden sich dagegen Ansätze, welche die Wellenenergie des Meeres nutzbar machen wollen. Die Herausforderung besteht dort vor allem in der Unstetigkeit der Wellenbewegungen, die unberechenbare Energiespitzen erzeugen.
Skeletons Ultrakondensatoren können dank ihrer extrem schnellen Lade- und Entladegeschwindigkeiten eine kostengünstige Lösung sein, um einen ausreichend konstanten Energiefluss zu gewährleisten. So viel Kreativität bleibt in der Branche natürlich nicht unbemerkt: Beim Berlin Energy Transition Dialogue 2018 konnte Skeleton den Preis als bestes Start-up in der Kategorie Innovative Mobility gewinnen. Die dritte Aufnahme nacheinander in die prestigeträchtige Liste der Global Cleantech 100 ist ein weiteres Zeugnis des ungebrochenen Erfolgs der Ultrakondensatoren.
Im Rahmen unserer Serie „Was wurde eigentlich aus…?“ beleuchten wir, wie es besonders spektakulären Produkten und Neuheiten, die wir auf ingenieur.de vorgestellt haben, ergangen ist. Bisher haben wir uns bereits folgenden Themen gewidmet:
–der Mini-Drohne Zano, die ihrem Besitzer selbstständig folgen sollte
–der Stahlbrücke, die über eine Amsterdamer Gracht gedruckt werden sollte
–dem Motorradhelm Skully, der das Biken sicherer machen sollte
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